JPH10307489A

JPH10307489A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH10307489A
Application number: JP10047005A
Authority: JP
Inventors: Tatsuya Kobayashi; 達也小林; Takehiko Suzuki; 健彦鈴木; Takaaki Tsuruya; 鶴谷　　貴明
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1997-03-04
Filing date: 1998-02-27
Publication date: 1998-11-17
Anticipated expiration: 2018-02-27
Also published as: JP3869929B2; US5991567A

Abstract

(57)【要約】【課題】２次転写後、中間転写体上に残留する２次転
写残トナーを良好にクリーニングすることができる画像
形成装置を提供することである。【解決手段】クリーニングローラ５ｇを中間転写ベル
ト５ａに接触させ、クリーニングローラ５ｇに電源５ｈ
から交番電圧を印加し、中間転写ベルト５ａ上の２次転
写残トナーを現像装置４内におけるトナーの本来の極性
とは逆極性に帯電する。このとき、交番電圧のデューテ
ィ比が５０％よりも大きい矩形波を用いる。これによ
り、２次転写残トナーを良好に均一に帯電することがで
きるので２次転写残トナーのクリーニング性能が向上す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真方式の画
像形成装置に関するものであり、特に、複写機、レーザ
ービームプリンタ等に好適に用いられる。

【０００２】

【従来の技術】図７に、従来の画像形成装置の概略構成
を示す。なお、同図に示す画像形成装置は、切替え式の
４個の現像器、及び中間転写体として中間転写ベルトを
使用したレーザービームプリンタである。

【０００３】同図に示す画像形成装置は、矢印Ｒ１方向
に回転駆動される感光ドラム１の表面を帯電ローラ（帯
電器）２により一様に帯電し、光源やミラーを有する露
光装置３のレーザー光の照射によってイエローに対応す
る静電潜像を形成する。現像装置４のロータリ４ａの矢
印Ｒ４方向の回転によりイエローの現像器４Ｙを感光ド
ラム１に対向する現像位置Ｄに配置し、上述の感光ドラ
ム１上の静電潜像にイエローのトナーを付着させてイエ
ローのトナー像として現像する。このイエローのトナー
像は、中間転写体としての中間転写ベルト５ａに１次転
写される。中間転写ベルト５ａは、ローラ５ｂ、５ｃ、
５ｄに掛け渡されており、矢印Ｒ５方向に回転駆動され
るとともに、１次転写ローラ５ｅに所定の１次転写バイ
アスを印加することで、感光ドラム１上のイエローのト
ナー像が１次転写ニップ部Ｔ₁ を介して中間転写ベルト
５ａ上に１次転写される。トナー像の１次転写後の感光
ドラム１は、表面に残った１次転写残トナーがクリーナ
６によって除去され、次のマゼンタの画像形成に供され
る。

【０００４】上述のイエローのトナーについて行った一
連の画像形成プロセス、すなわち帯電、露光、現像、１
次転写、クリーニングをイエロー以外のマゼンタ、シア
ン、ブラックについても行い、中間転写ベルト５ａで４
色のトナー像を重ねる。この４色のトナー像は、給紙カ
セット（不図示）から給紙ローラ（不図示）等を介して
矢印Ｋ_P 方向に搬送されてきた紙等の転写材Ｐを矢印Ｋ
ｆ方向に移動可能な２次転写ローラ５ｆと中間転写ベル
ト５ａとの間にて挟持搬送しつつ、２次転写ローラ５ｆ
に２次転写バイアスを印加することで、２次転写ニップ
部Ｔ₂ を介して転写材Ｐ上に一括して２次転写される。
２次転写後の転写材Ｐは、搬送ベルト（不図示）によっ
て転写装置７に搬送され、ここで加熱加圧されてトナー
像が表面に定着されて画像形成が終了する。一方、トナ
ー像の２次転写後の中間転写ベルト５ａは、クリーナ５
ｇによって表面の２次転写残トナーが除去され次の１次
転写に備える。

【０００５】次に、中間転写ベルト５ａのクリーニング
について説明する。クリーニングローラ５ｇは、芯金上
に、抵抗１０⁴ 〜１０⁶ Ω・cmのゴムから成る基層を２
〜６mmの厚さに設け、この上に抵抗１０⁶ 〜１０¹²Ω・
cmのゴム又は樹脂からなる表層を５０〜３００μｍの厚
さに設けたものである。クリーニングローラ５ｇは、駆
動手段（不図示）によって中間転写ベルト５ａに対して
矢印Ｋｇ方向に接離される。クリーニングローラ５ｇ
は、感光ドラム１上のトナー像が中間転写ベルト５ａ上
に順次に１次転写されているときは、中間転写ベルト５
ａから離間され、一方、中間転写ベルト５ａ上のトナー
像が転写紙Ｐ上に２次転写された後、中間転写ベルト５
ａに当接され、バイアス電源５ｉからバイアスが印加さ
れる。ここで用いられるクリーニング方法を簡単に説明
すると、中間転写ベルト５ａ上の２次転写残トナーは、
直流バイアスが印加されたクリーニングローラ５ｇによ
り、現像器４内におけるトナーの正規の帯電極性とは逆
極性に帯電され、１次転写ニップ部Ｔ₁ を介して反対に
中間転写ベルト５ａから感光ドラム１へ再転写され、中
間転写ベルト５ａ表面がクリーニングされる。なお、感
光ドラム１に転写された２次転写残トナーは、感光ドラ
ム１上に残留する１次転写残トナーを除去するのと同じ
感光ドラム１用のクリーナ６によって除去される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
従来例においては、特に４色フルカラーの画像形成を行
った場合に、中間転写ベルト５ａ上の２次転写残トナー
が多くなるため、クリーニングローラ５ｇによってこれ
ら２次転写残トナーを十分に逆極性に帯電することがで
きず、クリーニング性能が低下するという問題があっ
た。さらに、連続して画像を形成する場合、クリーニン
グ不良により次の画像に影響を及ぼしてしまうという問
題があった。一方、クリーニングローラ５ｇに印加する
バイアス値を高く設定すれば、２次転写残トナーを十分
に逆極性に帯電することができるが、この場合、中間転
写ベルト５ａが過剰に帯電されてしまい、複数の転写材
Ｐに連続して画像を形成する場合、２枚目以降の中間転
写ベルト５ａに対する１次転写性が低下するという問題
が発生する。

【０００７】なお、以上では、中間転写体が中間転写ベ
ルト５ａの場合について説明したが、これが中間転写ド
ラムの場合についても同様の問題がある。

【０００８】そこで、本発明の目的は、中間転写体上に
残留するトナーを均一に帯電することができる画像形成
装置を提供することである。

【０００９】本発明の他の目的は、中間転写体上に残留
するトナーを良好にクリーニングすると共に、連続して
画像形成する場合のスループットを向上させることがで
きる画像形成装置を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的は、本発明によ
り達成される。本発明によれば、現像手段によりトナー
像が形成され、トナー像を担持する像担持体と、前記像
担持体上のトナー像が第１の転写位置で静電的に転写さ
れる中間転写体と、前記中間転写体上のトナー像が転写
材に第２の転写位置で静電的に転写された後、交番電圧
が印加されて、前記中間転写体上に残留する残留トナー
を所定の極性に帯電する帯電手段と、を有し、前記残留
トナーは前記第１の転写位置で前記中間転写体から前記
像担持体へ静電的に転写される画像形成装置において、
前記交番電圧のデューティー比は５０％よりも大きいこ
とを特徴とする。

【００１１】さらに、別の実施態様によれば、現像手段
によりトナー像が形成され、トナー像を担持する像担持
体と、前記像担持体上のトナー像が第１の転写位置で静
電的に転写される中間転写体と、前記中間転写体上のト
ナー像が転写材に第２の転写位置で静電的に転写された
後、交番電圧が印加されて、前記中間転写体上に残留す
る残留トナーを前記現像手段におけるトナーの正規の極
性とは逆極性に帯電する帯電手段と、を有し、前記残留
トナーは前記中間転写体から前記像担持体へ前記第１の
転写位置で静電的に転写手段により転写されるのと同時
に、前記像担持体上の次のトナー像は前記第１の転写位
置で静電的に前記中間転写体へ前記転写手段により転写
される画像形成装置において、前記交番電圧のデューテ
ィー比は５０％よりも大きいことを特徴とする。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面に沿って、本発明の実
施の形態について説明する。

【００１３】図１に本発明に係る画像形成装置の一例を
示す。なお、同図は、電子写真方式の４色フルカラーの
レーザービームプリンタの概略構成を示す縦断面図であ
る。

【００１４】まず、同図を参照して画像形成装置の構成
及び画像形成プロセスの概略について説明する。なお、
以下の説明では、現像装置４内における本来の極性が負
極性のトナーを使用してイエロー（Ｙ）、マゼンタ
（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂ）の各色のトナー
像をこの順に順次に形成して最終的に４色フルカラーの
カラー画像を形成するものとする場合を例に説明する。
この画像形成装置は、単色画像も形成することができる
のはもちろんであり、形成されるトナーの色数は原稿に
応じて適宜選択すればよい。

【００１５】同図に示す画像形成装置は、像担持体とし
ての電子写真方式のドラム型の感光体（以下「感光ドラ
ム」という）１を備えている。感光ドラム１は、アルミ
ニウムを円筒状に形成した導電性のドラム基体と、その
外周面に形成された感光体（感光層）を備えている。感
光体としては、例えば、ＯＰＣ（有機光半導体）、Ａ−
Ｓｉ（アモルファスシリコン）、ＣｄＳ（硫化カドミウ
ム）、Ｓｅ（セレン）等の光導電体を使用することがで
きる。

【００１６】感光ドラム１は、画像形成装置本体（不図
示）によって回転自在に支持されており、駆動手段（不
図示）によって矢印Ｒ１方向に所定のプロセススピード
で回転駆動される。

【００１７】感光ドラム１は、その表面に接触配置され
た帯電ローラ（帯電器）２に帯電電源（不図示）によっ
て帯電バイアスを印加することにより所定の極性、所定
の電位に均一に帯電処理される。

【００１８】帯電後の感光ドラム１表面は、露光装置３
によって静電潜像が形成される。露光装置３は、光源、
ポリゴンミラー、レンズ、反射ミラー（いずれも不図
示）等を有し、イエローの画像信号に応じて発生された
レーザー光によって感光ドラム１表面を走査して、第１
色目のイエローの静電潜像を形成する。

【００１９】この静電潜像は、現像手段としての現像装
置４によって現像される。現像装置４は、回転自在なロ
ータリ４ａと、これに搭載された４個の現像器、すなわ
ちそれぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各
色のトナーを収納した現像器４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｂを
備えており、ロータリ４ａの回転によって、感光ドラム
１上の静電潜像の現像に供される現像器（同図では、イ
エローの現像器４Ｙ）が感光ドラム１に対向する現像位
置Ｄに配置される。現像位置Ｄに配置された現像器４Ｙ
は、感光ドラム１上の静電潜像にイエローのトナーを付
着させてイエローのトナー像として現像する。

【００２０】イエローのトナー像は、転写装置５の中間
転写体としての中間転写ベルト５ａ上に１次転写され
る。中間転写ベルト５ａは、ＥＰＤＭ（エチレン−プロ
ピレンゴム）、ＮＢＲ（ニトリルゴム）、ウレタン、シ
リコーンゴム等のゴムシート、又は、ＰＶｄＦ（ポリフ
ッ化ビニリデン）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレー
ト）等の可撓性の樹脂シートによって構成されており、
駆動ローラ５ｂ、従動ローラ５ｃ、テンションローラ５
ｄに掛け渡されていて、駆動手段（不図示）によって駆
動ローラ５ｂを矢印方向（時計回り）に回転させること
で、矢印Ｒ５方向に回転駆動（移動）される。中間転写
ベルト５ａの内側には、１次転写ローラ５ｅが配置され
ており、この１次転写ローラ５ｅは、感光ドラム１との
間に中間転写ベルト５ａを挟持することにより、中間転
写ベルト５ａとの間に第１の転写位置としての１次転写
ニップ部Ｔ₁ を形成している。電圧印加手段は、１次転
写ローラ５ｅと、高圧電源５ｊとを備えており、１次転
写ローラ５ｅには、高圧電源５ｊからトナーの正規の極
性とは逆極性の所定の１次転写バイアス（本実施例では
正極性バイアス）が印加され、これにより感光ドラム１
上のイエローのトナー像が中間転写ベルト５ａ上に１次
転写される。トナー像転写後、感光ドラム１表面に残留
する１次転写残トナーをクリーニング手段としてのクリ
ーナ６によって除去し、次のマゼンタの画像形成に供さ
れる。

【００２１】イエローのトナーについての上述の一連の
画像形成プロセス（帯電、露光、現像、１次転写、クリ
ーニング）を、他の３色（マゼンタ、シアン、ブラッ
ク）についても同様に行い、中間転写ベルト５ａ上に順
次、４色のトナー像を重ねる。なお、４色のトナー像の
１次転写を行うにあたり、１次転写ローラ５ｅに印加す
る１次転写バイアスは、各色毎に順次に数十〜数百Ｖ上
昇させる。

【００２２】つづいて、中間転写ベルト５ａ上の４色の
トナー像は、紙等の転写材Ｐに転写される。中間転写ベ
ルト５ａの外側には、２次転写ローラ５ｆが配置されて
おり、この２次転写ローラ５ｆは、従動ローラ５ｃとの
間に中間転写ベルト５ａを挟持するとともに、中間転写
ベルト５ａとの間に第２の転写位置としての２次転写ニ
ップ部Ｔ₂ を形成している。転写材Ｐは、給紙カセット
（不図示）に収納されており、給紙ローラ（不図示）に
よって矢印Ｋ_P 方向に給送され、中間転写ベルト５ａの
回転に同期するようにして２次転写ニップ部Ｔ₂ に供給
される。２次転写ニップ部Ｔ₂ に供給された転写材Ｐ
は、高圧電源（不図示）から２次転写ローラ５ｆにトナ
ーの正規の極性とは逆極性の所定の２次転写バイアス
（本実施例では正極性バイアス）を印加することで、中
間転写ベルト５ａ上の４色のトナー像が一括して２次転
写される。

【００２３】中間転写ベルト５ａ上のトナー像の２次転
写後、転写材Ｐは、搬送ベルト（不図示）によって定着
器７に搬送され、ここで加熱加圧されて転写材Ｐ表面に
トナー像が定着され、画像形成装置本体外部に排出さ
れ、フルカラーの画像形成が終了する。

【００２４】一方、２次転写後電源５ｈによってバイア
スが印加された、矢印Ｋ_g 方向に接離可能な帯電手段と
してのクリーニングローラ５ｇによって中間転写体５ａ
表面の２次転写残トナーが帯電され、１次転写ニップ部
Ｔ₁において感光ドラム１へ転写される。この時、１次
転写ローラ５ｅには、トナーの正規の極性とは逆極性の
所定のバイアスが印加される。クリーニングローラ５ｇ
は、２次転写残トナーを帯電する際、中間転写体５ｇに
当接し、それ以外の時は離間している。そして、中間転
写ベルト５ａは、次画像のトナー像の１次転写に供され
る。

【００２５】次に上述の中間転写ベルト５ａについて詳
述する。中間転写ベルト５ａは、厚さ５０〜２００μ
ｍ、体積抵抗率１０⁸ Ω・cm〜１０¹⁴Ω・cmに調整され
たＰＶｄＦ、ＰＥＴ、ポリカーボネイト、ポリエチレ
ン、シリコン等の樹脂によって構成することができる。
この他には、厚さ０．３〜２mm、体積抵抗率１０⁴ 〜１
０⁸ Ω・cmに調整されたウレタンゴム、ヒドリンゴム、
ＮＢＲ、ＥＰＤＭ等の基層上に、厚さ２〜１００μｍ、
体積抵抗１０⁸ Ω・cm〜１０¹⁴Ω・cmに調整されたゴム
又はＰＶｄＦ、ＰＥＴ、ポリカーボネイト、ポリエチレ
ン、シリコン等の樹脂を表層として設けて構成すること
もできる。導電体としての基層の体積抵抗率は１０⁴ Ω
・cm〜１０⁸ Ω・cmと低く設定されているので、中間転
写ベルト５ａの基層全体は１次転写電位となる。ゴム基
層と表層によって構成する場合、ゴム基層の体積抵抗率
が上述のように、１０⁴ 〜１０⁸ Ω・cmと低く抑えられ
ているので、中間転写ベルト５ａの基層全体は、１次転
写電位となる。

【００２６】次に、中間転写ベルト５ａのクリーニング
について詳述する。

【００２７】クリーニングローラ５ｇは、芯金上に、抵
抗１０⁴ 〜１０⁶ Ω・cmのゴムからなる基層を２〜６mm
の厚さに設け、この上に体積抵抗が１０⁶ 〜１０¹²Ω・
cmのゴム又は樹脂かならる表層を５０〜３００μｍの厚
さに設けたものである。このクリーニングローラ５ｇ
は、駆動手段（不図示）によって矢印Ｋ_g 方向に移動可
能であり、中間転写ベルト５ａに対して接離可能に構成
されている。クリーニングローラ５ｇは、感光ドラム１
上から中間転写ベルト５ａに対してトナー像が順次に１
次転写されるとき、中間転写ベルト５ａから離間されて
いる。また、クリーニングローラ５ｇは、中間転写ベル
ト５ａにおける２次転写が終了した部分に当接し、さら
にバイアス電源５ｈによって２次転写バイアスが印加さ
れる。クリーニングローラ５ｇは、２次転写残トナーを
帯電する際、中間転写ベルト５ａに当接しなくてもよ
い。しかしながら、中間転写ベルト５ａに当接した方
が、印加バイアスをより小さくできるので一層好まし
い。これにより、中間転写ベルト５ａ上の２次転写残ト
ナーは、現像装置４内におけるトナーの正規の極性とは
逆極性に帯電され、１次転写ニップ部Ｔ₁ に搬送され
る。１次転写ニップ部Ｔ₁に搬送された２次転写残トナ
ーは、１次転写ローラ５ｅに所定のバイアスが印加され
て、感光ドラム１上へ転写される。また、１次転写ニッ
プ部Ｔ₁で１次転写ローラ５ｅにより、感光ドラム１上
の次の画像の第１色目のイエローのトナー像を中間転写
ベルト５ａ上に１次転写するのと同時に、中間転写ベル
ト５ａ上の２次転写残トナーを感光ドラム１に転写する
ことにより、連続して画像を形成する際のスループット
を向上することができる。感光ドラム１に転写された２
次転写残トナーは、１次転写残トナーと同様に、クリー
ナ６によって除去される。

【００２８】次に本発明における特徴部分について詳述
する。

【００２９】図１において、５ｈは、クリーニングロー
ラ５ｇにバイアスを印加する高圧電源である。本発明の
特徴は、バイアスとして、非対称の交番電界を用いるこ
とにある。ここで、非対称の交番電界とは、図２（ａ）
に示すような、矩形波のデューティ比を変えた波形、
（ｂ）に示すように電圧のプラス側とマイナス側とで周
波数が異なる２つの正弦波を組み合わせた波形、（ｃ）
に示すような三角波のパルス波形、（ｄ）に示すような
台形波のパルス波形等の非対称の交番電圧を印加したと
きに発生する電界をいう。これらの図中、Ｖ_max は電圧
の最大値、Ｖ_minは最小値、Ｖ_centerは最大値Ｖ_max と
最小値Ｖ_min との平均値、Ｖ_rms は実効値を示し、非対
称の交番電圧を印加することによって、実効値Ｖ_rms が
平均値Ｖ_centerからずれる（これらの図ではプラス側に
ずれる）ようになっている。また、（ａ）〜（ｄ）のい
ずれの波形においても、１周期Ｔに対して、電圧がプラ
スである時間Ｔ＋が５０％を超えるように設定されてい
る。

【００３０】図３に、比較例として、クリーニングロー
ラ５ｇに直流バイアスのみ印加した場合と、実施例とし
て、最大値Ｖ_max が＋１５００Ｖ、最小値Ｖ_min が−１
５００Ｖ、ピーク間電圧である振幅電位Ｖ_PP（Ｖ_max と
Ｖ_min の電位差）が３０００Ｖ、デューティ比７０％、
周波数３ｋＨｚ、図２（ａ）のような矩形波のバイアス
を印加した場合とにおけるクリーニング性及び連続して
画像を形成する時の転写安定性を比較した結果を示す。
なお、デューティ比は、図２（ａ）〜（ｄ）に示すよう
に、周期Ｔに対する、それぞれの波形（以下適宜「バイ
アス波形」という）が実効値Ｖ_rmsに対してＶ_max側にあ
る時間Ｔ＋（即ち、Ｖ_max側かＶ_min側のうち、印加時間
が長い方の時間）の比率で表わしている。

【００３１】図３を見ると明らかなように、比較例にお
いては、バイアス値＋５００Ｖでは、２次転写残トナー
の表層部は感光ドラム１に戻りクリーニングされたが、
中間転写ベルト５ａに近い深層部の２次転写残トナーは
感光ドラム１に戻らず、次の画像上にクリーニング不良
として発生した（図中×で示す）。一方、連続印字時の
２枚目の画像は良好に１次転写された（図中○で示
す）。次に、バイアス値＋１０００Ｖにおいては、クリ
ーニング性に関しては、２色重ね部（Ｙ＋Ｍ、Ｍ＋Ｃ、
Ｙ＋Ｃ）は良好にクリーニングされたが、３色重ね部
（Ｙ＋Ｍ＋Ｃ）においてクリーニング不良が発生した
（図中△で示す）。一方、連続印字時の２枚目以降の画
像は良好に１次転写された。次に、バイアス値＋１５０
０Ｖにおいては、３色重ね部においても良好にクリーニ
ングされた（図中○で示す）。一方、連続印字時の２枚
目以降の画像は、特に１色目Ｙの１次転写効率が悪く、
色味が変化してしまった。これは、クリーニングローラ
５ｇに印加されたバイアスが＋１５００Ｖと高いため、
中間転写ベルト５ａが帯電してしまい、次画像の１色目
Ｙの最適な転写条件から外れたためである。

【００３２】上述の各比較例に対し、実施例において
は、クリーニング性に関しては、３色重ね部においても
良好にクリーニングされ、一方、連続印字時の２枚目以
降の画像も良好に１次転写された。

【００３３】このように本発明がクリーニング性及び連
続印字時の転写安定性（１次転写）に優れているのは、
高圧電源５ｈがクリーニングローラ５ｇに印加するバイ
アスを交番電圧とし、これによってクリーニングローラ
５ｇと中間転写ベルト５ａとの間に交番電界を発生さ
せ、この交番電界で中間転写ベルト５ａ上の２次転写残
トナーの帯電を行うことにより、中間転写ベルト５ａ上
の２次転写残トナーを攪拌して深層部にある２次転写残
トナーまで均一に帯電させることができることができ、
また、中間転写ベルト５ａを過剰に帯電させることな
く、２次転写残トナーを現像装置４内のトナーの正規の
極性とは逆極性に帯電させることができるからである。

【００３４】次に、クリーニングローラ５ｇへの印加バ
イアスのデューティを変化させながら、クリーニングロ
ーラ５ｇによる帯電後の中間転写ベルト５ａの表面電
位、クリーニングローラ５ｇ通過後の２次転写残トナー
の帯電量を調べた。図４は、デューティ比と中間転写ベ
ルト５ａの表面電位との関係を示す。図を見れば明らか
なように、対称バイアスであるデューティ比５０％で
は、中間転写ベルト５ａの表面電位は０Ｖであり、中間
転写ベルト５ａ表面は完全に除電されている。さらに、
表面電位は、デューティ比が上昇するのに伴って徐々に
上昇し、デューティ比９０％では＋３００Ｖになった。
一方、比較例で示した直流バイアスのみを印加した場合
の表面電位は、それぞれ、＋５００Ｖで０Ｖ、＋１００
０Ｖで＋５００Ｖ、＋１５００Ｖで＋１０００Ｖとなっ
た。

【００３５】図５は、１次転写ローラ５ｅへの１次転写
バイアスを変化させた場合の、感光ドラム１から中間転
写ベルト５ａへのトナー像の１次転写効率を示した図で
ある。１次転写バイアスが１０００Ｖを超えると急激に
１次転写効率が低下する。これは、１次転写バイアスが
高すぎるために、感光ドラム１上のトナー像が１次転写
される前に、感光ドラム１と中間転写ベルト５ａ間で放
電が発生し、トナーが逆極性に帯電してしまうためと考
えられる。実際の１次転写時には、クリーニングローラ
５ｇによって中間転写ベルト５ａに生じる帯電電位と、
次の画像の１色目の１次転写バイアス値を加算した値
が、１次転写時の１次転写バイアスとなる。１次転写バ
イアス値を１転写効率が８０％を超える最低の電圧＋１
００Ｖとしても、比較例のように直流バイアス＋１５０
０Ｖを１次転写ローラ５ｅに印加した場合、クリーニン
グローラ５ｇ通過後の中間転写ベルト５ａの表面電位が
＋１０００Ｖであるから、実際の１次転写バイアスは＋
１１００Ｖとなり、転写効率は５５％と転写不良が発生
する。これに対し、本実施例ではデューティ比９０％の
場合でも、中間転写ベルト５ａの表面電位は＋３００Ｖ
（図４参照）であり、１次転写バイアスの＋１００Ｖを
加えた場合でも＋４００Ｖであり、転写効率は９０％と
良好な１次転写性とを両立させることが可能となる。

【００３６】次に図６に、クリーニングローラ５ｇ通過
後の２次転写残トナーの帯電量を示す。

【００３７】図３の比較例で示した直流バイアスのみの
場合、バイアスが＋５００Ｖのときは−１０μＣ／ｇ、
＋１０００Ｖのときは＋５μＣ／ｇ、＋１５００Ｖのと
きは＋２５μＣ／ｇであった。一方、本実施例のように
交番電圧を印加した場合は、デューティ比５０％では、
クリーニングローラ５ｇの通過後のトナー帯電量は、−
１０μＣ／ｇであり、これはクリーニングローラ５ｇ通
過前のトナー帯電量と同じであった。デューティ比６０
％では＋１０μＣ／ｇ、デューティ比７０％においては
＋１５μＣ／ｇ、デューティ比８０％においては＋２０
μＣ／ｇ、デューティ比９０％においては＋２５μＣ／
ｇとなり、２次転写残トナーがプラス極性に反転するデ
ューティ比６０％以上において、２次転写残トナーは良
好に感光ドラム１に転写された。ところがデューティ比
９０％を超えるとトナーの帯電量は＋５μＣ／ｇと逆に
減少してしまい、クリーニング性（感光ドラム１への転
写性）が悪化した。これは交番電界にトナーが追従でき
ず擾乱効果によってトナー深層部まで帯電できなくなっ
たためである。したがって、デューティ比は６０〜９０
％が好ましいといえる。さらに、高圧電源の特性上、デ
ューティ比の安定性と周波数特性（デューティ比が大き
くなる程、周波数特性をよくしなければならない）を考
慮した場合、デューティ比を７０〜８５％にすること
で、コストのかからない高圧電源を用いることができる
ため、一層よい。

【００３８】以上説明したように、クリーニングローラ
５ｇにデューティ比を６０〜９０％とした非対称バイア
スを印加することにより、中間転写ベルト５ａを過剰に
帯電することなく、２次転写残トナーを逆極性に均一に
帯電でき、その結果、良好なクリーニング性（感光ドラ
ム１への転写性）と連続印字時の１次転写性の安定とを
両立させることができる。この理由は、以下のように考
えられている。

【００３９】すなわち、クリーニングローラ５ｇから中
間転写ベルト５ａ及び２次転写残トナーに移動する電荷
は、空間放電によるものと、クリーニングローラ５ｇと
中間転写ベルト５ａとの間のニップ部で充電されるもの
と２つがある。中間転写ベルト５ａに関しては、デュー
ティ比を変化させても帯電電位の変化が少ないことか
ら、主に空間放電で帯電される場合、バイアスの極性が
変化する際速やかに帯電されるのであり、Ｖ_max 及びＶ
_min が印加されている時間全体にわたって帯電されるの
ではないため、デューティ比が変化しても帯電電位は変
化せず、ほぼＶ_center値となる。これに対し、２次転写
残トナーはデューティ比が変化すると帯電量が変化する
ため、主にニップ部での充電により、電荷を受けている
ものと考えられる。充電による場合、Ｖ_max 及びＶ_min
が印加されている時間全体にわたって充電されるため、
Ｖ_max 及びＶ_min の印加時間の差が帯電量に関係する。

【００４０】次に、Ｖ_PP（｜Ｖ_max−Ｖ_min｜）を変化さ
せ、クリーニング性能をみたところ、Ｖ_PPが１０００Ｖ
以上の場合に上述した効果が見られたが、高すぎると中
間転写ベルト５ａ、クリーニングローラ５ｇの表層の耐
電圧を超えてリークしてしまうため、用いる中間転写ベ
ルト５ａ、クリーニングローラ５ｇにもよるが、Ｖ_PPと
しては８ｋＶ以内を使用するのが好ましく、このときの
ＡＣ電流は、０．５〜５ｍＡがよく、さらにクリーニン
グローラ５ｇ、中間転写ベルト５ａの抵抗変動を考慮す
ると、１〜３ｍＡがよい。なお、ＡＣ電流の測定は、既
知の抵抗（１ｋΩ）をグランドと高圧電源との間に接続
し、クリーニングローラ５ｇに電圧を印加した時の前記
既知の抵抗の端子間電圧値を測定することで得られる。
このとき高圧出力側で測定すると測定が不安定になるた
め、高圧電源のグランド側で測定するとよい。

【００４１】次に、クリーニングローラ５ｇへの印加バ
イアスの周波数を変化させたところ、５００Ｈｚ以下で
は、帯電サイクル模様が画像上に現れてしまった。また
５ｋＨｚ以上になると、トナー帯電量が低減し、クリー
ニング性（２次転写残トナーの感光ドラム１への転写
性）が低下した、これは交番電界にトナーが追従できず
擾乱効果によってトナー深層部まで帯電できなくなった
ためである。したがって、周波数は５００〜５０００Ｈ
ｚ（５ｋＨｚ）の範囲が好ましい。さらに、高圧電源の
周波数公差及び周波数特性の点から、１０００〜３００
０Ｈｚが、コストのかからない高圧電源が使用できてよ
い。

【００４２】次に、図２（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示し
た他の非対称バイアスを用いたところ、デューティ比及
び周波数に関しては、上述の図２（ａ）の場合と同様な
結果となった。また、Ｖ_PPに関しては、（ｄ）で示した
台形波は、同様に１０００Ｖ以上で効果が見られたが、
（ｂ）の正弦波、（ｃ）の三角波に関しては、Ｖ_PPが１
５００Ｖ以上で効果が見られた。これは、Ｖ_max 及びＶ
_min 、特にＶ_min の印加時間が短いためである。

【００４３】以上の説明では、負極性のトナーを用いる
場合について述べたが、正極性のトナーを用いる場合
は、Ｖ_min側の印加時間をＶ_max側の印加時間より長く設
定して本実施例と同様にすればよい。

【００４４】また中間転写体として、導電体としての基
層上に表層を設けた場合について述べたが、基層のない
樹脂シートを用いて、クリーニングローラに対して中間
転写体を介して対向する対向電極部材を設け、クリーニ
ングローラと対向電極部材との間に本発明のような交番
電界を形成するようにしてもよい。

【００４５】また、中間転写体として、ベルト状の中間
転写ベルト５ａを用いる場合につい述べたが、これに代
えてドラム状の中間転写ドラムを用いてもよいのはもち
ろんである。

【００４６】さらに、ローラ状のクリーニングローラ５
ｇを用いる場合について述べたが、これに代えて、ブレ
ード状の帯電ブレード、ブラシ状の帯電ブラシ等の他の
帯電部材を用いることもできる。

【００４７】さらにまた、クリーニングローラ５ｇに印
加するバイアスも非対称バイアスであれば他の波形を用
いてもよいのはいうまでもない。

【００４８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
帯電手段に印加される交番電圧のデューティ比は５０％
ではないので、２次転写残トナーを中間転写体から像担
持体へ良好に転写することができる。

【００４９】さらに、連続して画像を形成する場合、画
像形成のスループットを向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る画像形成装置の概略構成を示す縦
断面図。

【図２】（ａ）はデューティの異なる非対称な交番電圧
としての矩形波を示す図。（ｂ）はデューティの異なる
非対称な交番電圧としての２つの正弦波を合成した波を
示す図。（ｃ）はデューティの異なる非対称な交番電圧
としての三角波のパルス波を示す図。（ｄ）はデューテ
ィの異なる非対称な交番電圧としての台形波のパルス波
を示す図。

【図３】クリーニング性と転写性とについての比較を示
す図。

【図４】デューティと中間転写ベルト表面電位との関係
を示す図。

【図５】１次転写電圧（１次転写バイアス）と転写効率
との関係を示す図。

【図６】バイアスと２次転写残トナーの帯電量との関係
を示す図。

【図７】従来の画像形成装置の概略構成を示す縦断面
図。

【符号の説明】

１第１の像担持体（感光ドラム）２帯電器（帯電ローラ）３露光装置４現像装置４Ｂブラックの現像器４Ｃシアンの現像器４Ｍマゼンタの現像器４Ｙイエローの現像器５転写装置５ａ中間転写体（中間転写ベルト）５ｇ帯電手段（クリーニングローラ）５ｈ電源５ｊ電源６クリーニング手段（クリーナ）７定着器Ｐ転写材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】トナー像を担持する像担持体と、前記像
担持体上のトナー像が第１の転写位置で静電的に転写さ
れる中間転写体と、前記中間転写体上のトナー像が転写
材に第２の転写位置で静電的に転写された後、交番電圧
が印加されて、前記中間転写体上に残留する残留トナー
を所定の極性に帯電する帯電手段と、を有し、前記残留
トナーは前記第１の転写位置で前記中間転写体から前記
像担持体へ静電的に転写される画像形成装置において、前記交番電圧のデューティー比は５０％よりも大きいこ
とを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】前記帯電手段は、前記中間転写体に接離
可能であり、前記残留トナーを帯電するときは前記中間
転写体に当接することを特徴とする請求項１の画像形成
装置。
【請求項３】前記装置は、前記中間転写体に電圧を印
加する電圧印加手段を備え、前記残留トナーは、前記電
圧印加手段により前記第１の転写位置で前記中間転写体
から前記像担持体へ静電的に転写されることを特徴とす
る請求項１又は２の画像形成装置。
【請求項４】前記電圧印加手段は、ローラを備えるこ
とを特徴とする請求項３の画像形成装置。
【請求項５】前記交番電圧のデューティー比は、６０
〜９０％であることを特徴とする請求項１乃至４のいず
れかの画像形成装置。
【請求項６】前記交番電圧のデューティー比は、７０
〜８５％であることを特徴とする請求項５の画像形成装
置。
【請求項７】前記交番電圧の周波数は、５００〜５０
００Ｈｚであることを特徴とする請求項１乃至６のいず
れかの画像形成装置。
【請求項８】前記交番電圧の周波数は、１０００〜３
０００Ｈｚであることを特徴とする請求項７の画像形成
装置。
【請求項９】前記交番電圧のピーク間電圧は、１００
０〜８０００Ｖであることを特徴とする請求項１乃至８
のいずれかの画像形成装置。
【請求項１０】前記交番電圧のピーク間電圧は、１５
００〜８０００Ｖであることを特徴とする請求項９の画
像形成装置。
【請求項１１】前記帯電手段を流れる電流は、０．５
〜５ｍＡであることを特徴とする請求項１乃至１０のい
ずれかの画像形成装置。
【請求項１２】前記帯電手段を流れる電流は、１〜３
ｍＡであることを特徴とする請求項１１の画像形成装
置。
【請求項１３】前記交番電圧の波形は、矩形波である
ことを特徴とする請求項１乃至１２の画像形成装置。
【請求項１４】前記像担持体は複数色のトナー像を担
持可能であり、前記像担持体上の前記複数色のトナー像
は前記中間転写体へ順次重ねて前記第１の転写位置で静
電的に転写され、前記中間転写体上の前記複数色のトナ
ー像は前記第２の転写位置で静電的に転写材に転写され
ることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれかの画像
形成装置。
【請求項１５】現像手段によりトナー像が形成され、
トナー像を担持する像担持体と、前記像担持体上のトナ
ー像が第１の転写位置で静電的に転写される中間転写体
と、前記中間転写体上のトナー像が転写材に第２の転写
位置で静電的に転写された後、交番電圧が印加されて、
前記中間転写体上に残留する残留トナーを前記現像手段
におけるトナーの正規の極性とは逆極性に帯電する帯電
手段と、を有し、前記残留トナーは前記中間転写体から
前記像担持体へ前記第１の転写位置で静電的に転写手段
により転写されるのと同時に、前記像担持体上の次のト
ナー像は前記第１の転写位置で静電的に前記中間転写体
へ前記転写手段により転写される画像形成装置におい
て、前記交番電圧のデューティー比は５０％よりも大きいこ
とを特徴とする画像形成装置。
【請求項１６】前記帯電手段は、前記中間転写体に接
離可能であり、前記残留トナーを帯電するときは前記中
間転写体に当接することを特徴とする請求項１５の画像
形成装置。
【請求項１７】前記装置は、前記中間転写体に電圧を
印加する電圧印加手段を備え、前記電圧印加手段によ
り、前記残留トナーが前記第１の転写位置で前記中間転
写体から前記像担持体へ静電的に転写されると同時に、
前記像担持体上の次のトナー像は前記第１の転写位置で
前記中間転写体へ静電的に転写されることを特徴とする
請求項１５又は１６の画像形成装置。
【請求項１８】前記電圧印加手段は、ローラを備える
ことを特徴とする請求項１７の画像形成装置。
【請求項１９】前記交番電圧のデューティー比は、６
０〜９０％であることを特徴とする請求項１５乃至１８
のいずれかの画像形成装置。
【請求項２０】前記交番電圧のデューティー比は、７
０〜８５％であることを特徴とする請求項１９の画像形
成装置。
【請求項２１】前記交番電圧の周波数は、５００〜５
０００Ｈｚであることを特徴とする請求項１５乃至２０
のいずれかの画像形成装置。
【請求項２２】前記交番電圧の周波数は、１０００〜
３０００Ｈｚであることを特徴とする請求項２１の画像
形成装置。
【請求項２３】前記交番電圧のピーク間電圧は、１０
００〜８０００Ｖであることを特徴とする請求項１乃至
２２のいずれかの画像形成装置。
【請求項２４】前記交番電圧のピーク間電圧は、１５
００〜８０００Ｖであることを特徴とする請求項２３の
画像形成装置。
【請求項２５】前記帯電手段を流れる電流は、０．５
〜５ｍＡであることを特徴とする請求項１５乃至２４の
いずれかの画像形成装置。
【請求項２６】前記帯電手段を流れる電流は、１〜３
ｍＡであることを特徴とする請求項２５の画像形成装
置。
【請求項２７】前記交番電圧の波形は、矩形波である
ことを特徴とする請求項１５乃至２６の画像形成装置。
【請求項２８】前記像担持体は複数色のトナー像を担
持可能であり、前記像担持体上の前記複数色のトナー像
は前記中間転写体へ順次重ねて前記第１の転写位置で静
電的に転写され、前記中間転写体上の前記複数色のトナ
ー像は前記第２の転写位置で静電的に転写材に転写され
ることを特徴とする請求項１５乃至２７のいずれかの画
像形成装置。